1 Гбит/c. К недостаткам этого вида передающей среды относятся дороговизна и малая техно- логичность в эксплуатации.

При передаче данных используется и беспроводная среда. Работа беспроводных ЛВС основана на следующих способах передачи данных: инфракрасном излучении, лазере и ра- диопередаче. Беспроводная среда (радиосвязь) может использоваться для организации сетей

впределах больших помещений, применение обычных линий связи затруднительно или не- целесообразно. Организация беспроводной связи существенно дороже, чем обычной.

Передающая среда – общий ресурс для всех узлов сети. Для доступа к передающей среде необходимы специальные механизмы – методы доступа. Метод доступа – набор пра- вил, которые определяют, как компьютер должен отправлять и принимать данные по сетево- му кабелю.

Компьютеры получают доступ к сети поочерёдно на короткое время. Если же два компьютера передадут данные одновременно, их пакеты столкнутся и будут испорчены. Возникнет так называемая коллизия, т. е. столкновение пакетов от двух узлов в канале связи. Все компьютеры в сети должны использовать один и тот же метод доступа, иначе некоторые из них будут доминировать в сети и не позволят другим осуществлять передачу.

Существуют два основных способа доступа к сетевому ресурсу: детерминированный и недетерминированный. В детерминированном способе используются два метода: метод опроса и метод передачи прав. Метод опроса применяется в преимущественно в сетях звез- дообразной топологии. Это режим подчинения. Метод передачи прав используется в сетях с кольцевой топологии. Он основан на передаче по сети специального сообщения – маркера. Маркер циркулирует по сети, и любой узел, имеющий данные для передачи, помещает их в свободный маркер, который становится занятым. Узел-адресат принимает его, устанавливает

вмаркер признак приёма и отправляет в сеть. Передающий узел, получив признак приёма, освобождает маркер, т. е. делает его свободным и вновь отправляет в сеть.

Недетерминированный способ предусматривает случайные методы доступа и конку-

ренцию всех узлов сети. Известен, например, множественный доступ с контролем несущей частоты и обнаружением коллизий (Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection, CSMA/CD). Его суть заключается в следующем. Все компьютеры в сети прослушивают сеть, чтобы обнаружить передаваемые данные. Компьютер может начать передачу собственных данных только тогда, когда кабель свободен, когда кабель занят, передача запрещена. Если возникает коллизия, то компьютеры, её вызвавшие, приостанавливают передачу на случай- ный интервал времени, затем вновь пытаются передать данные через разные промежутки времени. CSMA/CD является состязательным методом, т. к. компьютеры конкурируют меж- ду собой за право передавать данные в сеть.

Поскольку передаваемые в сетях файлы данных обычно велики по объёму, то для из- бежания долгого ожидания в очереди на передачу все компьютеры разбивают данные на ма- ленькие управляемые блоки, называемые пакетами. Пакет – это единица информации, пере- даваемая между устройствами сети как единое целое.

Ккаждому пакету сетевая операционная система добавляет управляющую информа- цию: заголовок в начало пакета и трейлер в конец пакета. Заголовок включает сигнал о пе- редаче, адреса источника и получателя, код синхронизации. Трейлер обычно содержит ин- формацию для проверки ошибок передачи, так называемый избыточный циклический код. Форматы и размеры пакетов зависят от типа сети.

5.8.Примеры сетей. Глобальная сеть Интернет

5.8.1. Проект DARPA (Defense Advance Research Projects Agency). Впервые идеи создания глобальной сети взаимодействующих компьютеров начали обсуждаться в США в начале 1960-х годов. В 1962 г. министерство обороны США запустило проект DARPA. К концу 1969 г. четыре компьютера были объединены в сеть, получившую название ARPANet,

211

сеть предполагалось использовать для связи в случае третьей мировой войны. В последую- щие годы росло число компьютеров, подключённых к ARPANet.

5.8.2.Сети Ethernet. Самая популярная архитектура, промышленный стандарт, ши- роко поддерживаемый производителями сетевого оборудования. Разработана в 1972 г. фир- мой Xerox. Первоначальная версия представляла собой систему со скоростью передачи

2.94Мбит/с и объединяла 100 компьютеров кабелем длиной 1 км. Ethernet использует немо- дулированную передачу, топологию шина и множественный доступ с контролем несущей частоты и обнаружением коллизий.

Сеть разбивает данные на пакеты (кадры) специального формата. Длина кадра 641518 байтов. Максимальная длина сети 925 м, максимальное число компьютеров – 1024.

5.8.3.Сети Token Ring. Первая версия сети создана фирмой IBM в 1984 г. Использует уникальную кабельную систему и метод доступа с передачей маркера Топология или звезда, или кольцо. Скорость передачи до 16 Мбит/с. Сеть Token Ring является реализацией стан-

дарта IEEE 802.5.

5.8.4.Примеры сетевых протоколов. Все сетевые протоколы обладают следующими

свойствами:

∙каждый протокол предназначен для различных задач;

∙каждый протокол работает на своём уровне МОС, его функции определяются уровнем;

∙несколько протоколов могут работать совместно, образуя стек или набор про- токолов.

Передача данных по сети должна быть разбита на ряд последовательных шагов, каж- дому из которых соответствует свой протокол. Эти шаги выполняются на каждом сетевом компьютере в одной и той же последовательности. На компьютере-отправителе они выпол- няются сверху вниз, на компьютере-получателе – снизу вверх.

Модель открытых систем позволяет определить, какие протоколы нужно использо- вать на каждом уровне. Различают два типа протоколов: базовые и прикладные. Базовые протоколы отвечают за физическую пересылку сообщений между компьютерами в сети (на- пример, TCP/AP). Прикладные протоколы отвечают за функционирование специализирован-

ных служб (например, SMTP, FTP, HTTP).

Протокол TCP/AP разрабатывался специалистами министерства обороны США как маршрутизируемый, надёжный и функциональный протокол. Его назначение – обеспечить взаимодействие сетей даже в случае ядерной войны.

TCP/AP (TCP – Transmission Control Protocol – протокол управления передачей, IP – Internet Protocol – протокол интернет) – стандартный промышленный набор протоколов, обеспечивающий связь в неоднородной среде, т. е. между компьютерами разных типов. Он совместим с большинством ЛВС. Архитектура протокола TCP/AP предназначена для объе- динения сетей. Из-за своей популярности он стал де-факто стандартом для межсетевого взаимодействия.

Стек TCP/AP включает протоколы:

∙SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – протокол обмена электронной почтой (E-mail);

∙FTP (File Transfer Protocol) – протокол обмена файлами;

∙SNMP (Simple Network Management Protocol) – протокол управления сетью.

Кнедостаткам протокола TCP/AP следует отнести его очень большой размер и малую скорость работы. Протокол TCP/AP не соответствует модели открытых систем. В нём только четыре уровня вместо семи. На рис. 5.14 показано соответствие уровней протокола TCP/AP с уровнями эталонной модели МОС (рис. 5.7).

5.8.5. Интернет как иерархия сетей. Слово Internet происходит от выражения Interconnected Networks – связанные сети. Это глобальное сообщество малых и больших сетей.

Кконцу 1969 г. в США был завершён проект ARPANet подключением в одну компь- ютерную сеть четырёх исследовательских центров: Лос-Анжелесского Калифорнийского

212

				университета, Стафордского исследовательско-
		7	Прикладной	го института, Калифорнийского университета
	Прикладной			Санта-Барбара и университета штата Юта. Это
		6	Представительный	был прообраз Интернета.
				В 1972 г. министерство обороны США
		5	Сеансовый
	Транспортный			начало разработку проекта Internetting Project с
		4	Транспортный	целью изучения методов соединения сетей ме-
				жду собой. Выдвигались требования макси-
	Межсетевой	3	Сетевой	мальной надёжности передачи данных при за-
				ведомо низком качестве коммуникаций, средств
	Уровень	2	Канальный
				связи и оборудования. В 70-х годах создан про-
	сетевого			токол TCP/AP. В 1983 г. осуществлён перевод
	интерфейса	1	Физический
				ARPANet на TCP/AP. В 1989 г. швейцарец Тим
	Рис. 5.14. Уровни протокола TCP/AP и их			Бернес-Ли разработал технологию гипертексто-
	соответствие эталонной модели OSI			вых документов – Word Wide Web, позволяю-

щую пользователям иметь доступ к любой информации, находящейся в сети Интернет. Подключение к Интернету домашнего компьютера происходит с помощью модема.

Компьютер пользователя по телефонной линии подключается к одному из модемов (модем- ный пул) провайдера ISP (Internet Service Provider). Каждый провайдер имеет свою магист- ральную линию. Провайдеры имеют точки присутствия POP (Point of Presence), в которых

происходит подключение локальных

Компьютер	пользователей (см. рис. 5.15). POP – точки
	обычно соединены оптоволоконной лини-
	ей.

Модем			Отдельные		провайдеры вместе со
		К другим	всеми своими клиентами подключаются к
Модемный пул		сетям	точкам	доступа	NAP	(Network	Access
			Points) в разных городах, и трафик между
	E-mail
			двумя сетями течёт через точки доступа.
	DNS (Domain
			Аналогично организуется подключение к
Сервисы	Name Sys-
			другим магистральным сетям, в результа-
	tem)
	WWW	NAP	те чего образуется объединение множест-
Точка присутствия		Магистральная	ва сетей высокого уровня.
провайдера (POP) ISP- сети		сеть провайдера	Скорость передачи информации на
Рис. 5.15. Схема подключения компьютера к Интернет			различных участках Интернета сущест-
			венно различается. Магистральные ли-
нии – это	высокоскоростные каналы, их пропускная способность достигает нескольких
Гбит/с. Но максимальная скорость получения информации на домашний компьютер с мо-
демным подключением не превышает 56 Кбит/с.
Существует целый ряд технологий для доступа в Интернет индивидуальных пользо-
вателей. Наиболее простой и распространённый способ – доступ по коммутируемой теле-
фонной линии с помощью модема. Скорость доступа при таком соединении мала – не более
56 Кбит/с.
Поскольку полоса пропускания обычной телефонной линии около 3400 КГц, а обыч-
ный телефон использует лишь часть низкочастотного диапазона, то была изобретена DSL –
технология (Digital Subscriber Line – цифровая абонентская линия), которая позволяет ис-
пользовать широкую полосу пропускания телефонной без ущерба её прямому назначению.
Скорость обмена данными по такой линии значительно выше, чем у обычного модема. К на-
стоящему времени появилось несколько разновидностей этой технологии.
Ещё один способ доступа – выделенная телефонная линия, соединяющая без комму-
тации двух абонентов. Подключение этим способом использует ISDN – технологию (Inte-
		213

grated Services Digital Network). При использовании специальных ISDN – адаптеров вместо модема можно достичь скорости передачи до 128 Кбит/с.

Сеть кабельного телевидения – ещё один очень распространённый способ доступа в сеть Интернет. Существуют специальные кабельные модемы, которые кодируют и передают данные по кабельной сети без ущерба для телевизионного сигнала. Скорость передачи дан- ных в таких системах зависит от числа подключённых к ним абонентов.

Для организации высокоскоростной связи между пользователем и провайдером мож- но использовать радиоканал. Такая связь требует наличия радиомодема и антенного устрой- ства. На практике направленные антенны обеспечивают дальность связи до 30 км.

В последнее время появились технологии спутникового доступа в Интернет, а также использование бытовой электрической сети для этих же целей. Технология спутникового доступа требует специального оборудования и является довольно дорогой. Хотя идея пере- дачи информации по проводам электрической сети очень перспективна, существуют боль- шие технические трудности при решении этой проблемы. Сейчас существует и используется технология DPL (Digital Power Line), позволяющая передавать голос и пакеты данных по электрическим сетям со скоростью да 1 Мбит/с.

5.8.6. Адресация в сети Интернет. Каждый подключённый к сети компьютер имеет свой адрес, по которому его может найти абонент из любой точки сети. Важной особенно- стью Интернет является то, что эта сеть не создаёт никакой иерархии – все компьютеры, подключённые к сети, равноправны.

К адресам станций предъявляются специальные требования. С этой целью для каждо- го компьютера устанавливаются два адреса: цифровой IP – адрес (IP – Internetwork Protocol – межсетевой протокол) и доменный адрес для восприятия пользователем.

Цифровой адрес имеет длину 32 бита. Он разделён на четыре блока по 8 бит, поэтому четыре числа в IP – адресе называются октетами. Два блока определяют адрес сети, два дру- гие – адрес компьютера внутри этой сети. IP – адрес включает в себя три компоненты: адрес сети, адрес подсети, адрес компьютера в подсети. Например, 190.25.19.157, адрес сети 190.25, адрес подсети 19, адрес компьютера в этой подсети 157.

Цифровые адреса не удобны при практическом использовании, поэтому по мере уве- личения их количества они стали заменяться текстовыми. В 1983 г. была создана DNS - сис- тема (Domain Name System), автоматически устанавливающая связь между IP – адресами и текстовыми – доменными.

Доменный адрес читается в обратном порядке. Вначале идёт имя компьютера, затем имя сети, в которой он находится. Всё пространство адресов Интернета разделено на облас- ти – домены, представленные географическими регионами, например, США – us, Россия – ru. Существуют и домены, разделённые по тематическим признакам. Такие домены имеют трёхбуквенные сокращённые названия, например:

∙com – коммерческие организации;

∙edu – учебные заведения;

∙gov – государственные учреждения;

∙net – сетевые образования.

Компьютерное имя включает несколько уровней доменов (как минимум два). Каждый уровень отделяется от другого точкой. Все имена слева – поддомены общего домена, напри- мер, tut.sptu.edu. Здесь edu – общий домен учебных заведений, sptu – поддомен edu, tut - под- домен sptu.

Для пользователей адресом является их регистрационное имя. За именем следует знак @. Всё это слева присоединяется к имени компьютера. Для обработки пути поиска в доменах имеются специальные серверы имён. Они преобразуют доменное имя в соответствующий цифровой адрес, поэтому пользователю нет никакой необходимости знать цифровые адреса.

214